黔西煤炭特性有哪些

曾家瑶1,2 吴财芳1,2

国家科技重大专项项目(2011ZX05034)、国家973煤层气项目(2009CB219605)、国家自然科学基金重点项目(40730422)及青年科学基金项目(40802032)资助。

作者简介:曾家瑶(1987-),女,贵州省大方县人,就读于中国矿业大学(徐州)资源与地球科学学院,硕士,研究方向为煤层气勘探与开发。通讯地址:江苏省徐州市中国矿业大学南湖校区研一楼5单元302.Tel:18952246792,E-mail:jiayaohhaha@126.com

(1.中国矿业大学资源与地球科学学院 江苏徐州 2210082.煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室 江苏徐州 221008)

摘要:煤储层渗透性是制约煤层气开发的重要因素之一。本文通过对黔西-滇东地区煤储层渗透性特征的深入研究,结合大量煤田地质勘探资料,阐明了研究区控制渗透率的主要地质因素。研究表明:整个研究区自东向西渗透率具有逐渐降低的趋势,黔西织纳煤田渗透率远高于其他区域。在影响渗透率的多个因素中,区域构造应力、煤层裂隙发育状况、煤层埋深、煤层厚度等对煤层渗透性有着重要的控制作用。

关键词:煤层 渗透率 构造应力 煤层埋深 煤层厚度

Study on Characteristics of coal reservoir Permeability and Factors of Geological Controlling in Western Guizhou-Eastern Yunnan Area

ZENG Jiayao1,2 WU Caifang1,2

(1. School of Resource and Earth sciences, China University of Mining and Technology, Xuzhou Jiangsu 221008, china 2. Key laboratory of CBM Resource and Reservoir Formation Process, Xuzhou Jiangsu 221008 china)

Abstract: Coal seam permeability is one of the key factors that restrict the development of coalbed methane (CBM) . This paper clarifies the main geological factors which influence the coal seam permeability of Western Guizhou Province-Eastern Yunnan Province by analyzing the characteristics of coal seam permeability and referring to geological exploration data of coal field. According to the research results, the permeability of the whole area has a declining tendency from East to West and the permeability of Zhina Coal Mine in Western Guizhou is dramatically higher than other areas. Among all factors affecting permeability, regional tectonic stress, coal seam fractures, coal seam buried depth and coal seam thickness are of significant controlling effects.

Keywords: coal seampermeabilitytectonic stresscoal seam buried depthcoal seam thickness

引言

黔西地区煤层气资源丰富,主要赋存于六盘水煤田和织纳煤田的向斜构造,其中甲烷含量超过8m3/t的“富甲烷”区资源量占贵州省资源总量的90%以上。滇东地区煤层气资源量为4500亿m3,占云南省煤层气资源总量的90%。

煤储层的渗透率是衡量煤层气可开采性最重要的指标之一(秦勇等,2000),在煤层气气源已查明的前提条件下,煤储层渗透率又是制约煤层气资源开发成败的关键因素之一。煤储层在排水降压过程中,随着煤层气的解吸、扩散和排出,有效应力效应、煤基质收缩效应和气体滑脱效应使煤储层渗透性呈现动态变化。深入分析渗透率分布特征及其地质控制因素,对于煤层气有利区带优选及煤层气开发措施优化具有重要的理论意义和现实意义。

1 煤层渗透率特征

1.1 煤层试井渗透率

据统计,贵州省境内目前有9口煤层气井19层次的试井数据(表1)。织纳煤田两口煤层气参数井位于比德向斜化乐勘探区,测试煤层埋深浅于600m,试井渗透率较高,在0.1074~0.5002mD之间,平均0.2797mD,属于中渗透率煤层,具有商业性开发的有利条件。六盘水煤田7口煤层气探井,全部分布在东南部的盘关向斜和青山向斜,煤层试井渗透率0.0004~0.4800mD,多低于0.02mD,平均0.0741mD,远远低于织纳煤田,属于特低渗透率煤层。

表1 黔西地区煤层气井试井成果

续表

1.2 煤层渗透率分布特征

根据表1统计结果,取埋深浅于650m的测试煤层为基准,黔西(乃至滇东)地区上二叠统煤层渗透率区域分布规律十分明显,总体上由东向西趋于降低。例如,织纳煤田比德向斜煤层试井渗透率平均为0.2797mD,六盘水煤田盘关向斜金竹坪勘探区和青山向斜马依东勘探区煤层渗透率在0.15mD左右,进一步向西至滇东恩洪、老厂、宣威等向斜或煤田渗透率平均值只有0.0904mD。这一区域分布规律,一方面是聚煤期后构造变动对煤层破坏程度的强弱不同的结果,另一方面与区域现代构造应力场对煤层裂隙的挤压封闭程度有关。

由于煤储层埋藏深度与相应地层有效应力存在相关性,埋藏越深,有效应力越大,渗透率越低(傅雪海等,2003周维垣,1990),在层位上,煤层渗透率似乎没有明显的分布趋势(表1)。例如,对于化乐勘探区1602井、亮山勘探区QH1井、金竹坪勘探区Gm2井和马依东勘探区MY01井,渗透率具有随煤层埋深的增大而减小的趋势。而在马依东勘探区MY03井、亮山勘探区QH3井和化乐勘探区3603井,煤层层位降低,试井渗透率趋于增高。

2 影响煤层渗透率的地质因素

煤层渗透率的影响因素有许多,如构造应力场、煤层埋深、煤储层厚度,煤储层压力,煤体结构、煤岩煤质特征、煤级及天然裂隙都不同程度地影响煤层渗透率,可以是有多因素综合作用的结果,也可以是某一因素起主要作用。

2.1 构造应力场对煤层渗透率的影响

黔西-滇东地区基底交叉断裂控制盖层中方向各异的褶皱断裂带,组合为弧形、菱形和三角形等各种构造型式,构成统一的区域构造格局(图1)。其中,织纳煤田位于百兴三角形构造,六盘水煤田的构造主体是发耳菱形构造和盘县三角形构造,构造应力场极其复杂(图1)。对于三角形构造,差应力值在3个顶角处最大,边部次之,向三角形内部递减,构造变形在角顶和边部强、中部弱,这与织纳煤田煤体结构区域分布规律一致。由此推测,六盘水煤田中—南部可能发育两个煤体结构相对完整的中心地带,分别是中部发耳菱形构造区和南部盘县三角形构造区的中央地带。其中,发耳菱形构造区构造隆升相对强烈,含煤地层保存条件较差,只有零星分布。因此,黔西地区煤层渗透性较好的地带可能位于两个地带:一是织纳煤田中部,如水公河向斜、珠藏向斜、牛场向斜等区域二是六盘水煤田南部的盘关向斜中央地带,大致位于盘县县城以北。

黔西—滇东地区煤层物性与地应力状况关系密切,尤其是煤体结构、煤层渗透率和煤储层压力,地应力场则受控于区域构造背景。这种控制作用,具体表现在地应力梯度的高低,这是造成煤层渗透率区域分布差异的重要地质原因。

图1 贵州西部构造格架示意图

Enever等(1997)通过对澳大利亚煤层渗透率与有效应力的相关研究发现,煤层渗透率变化值与地应力的变化呈指数关系(周维垣,1990):

K/K0=e3C△δ

式中:K/K0为指定应力条件下的渗透率与初始渗透率的比值C为煤的孔隙压缩系数△δ为从初始到某一应力状态下有效应力。

据黔西—滇东18口煤层气井36层次试井资料,地应力场中的最小主应力(闭合压力)梯度降低,煤层渗透率随之增高,两者之间呈相关性良好的负幂指数关系。另外,渗透率随着地应力和煤层原生结构的破坏程度的增大而降低。区内最小主应力梯度从东往西增大,在织纳煤田比德向斜为17~21kPa/m,六盘水煤田青山向斜为12~27kPa/m,六盘水煤田盘关向斜为21~33kPa/m,滇东老厂矿区为17~25kPa/m,滇东恩洪向斜为20~34kPa/m。越靠近康滇古陆方向,最小主应力越高。

2.2 煤层埋藏深度对渗透率的影响

岩层的密度远大于孔隙中流体的密度,致使垂直应力的增加幅度较大,傅雪海等(2001)研究认为煤储层渗透率具有随埋深加大呈指数减小的趋势。这也从另一方面反映了地应力对煤储层渗透率的影响,即随着埋藏深度的增加上覆地层的重力对裂隙的压迫作用增强,使有效应力增加,反而不利于煤储层的裂隙发育,从而渗透性降低。

黔西-滇东地区煤层渗透率与埋藏深度之间关系尽管较为离散,但负幂指数趋势十分明显同时,在测试煤层相似埋深(500~700m)的情况下,渗透率同样具有由东往西降低的趋势(图2)。渗透率与煤层埋深之间负幂指数关系的转折深度在600m左右,对应的渗透率约0.05mD。煤层渗透率一旦低于0.05mD,则渗透率与埋藏深度之间就没有确定的关系,指示着渗透率极低不仅是与煤层的埋深有关,也与其他因素有关,而且其他因素对煤层渗透性的影响很大。导致煤层气地面开发难度大,如盘关向斜和滇东恩洪向斜。青山向斜则呈现相反的趋势,随着埋深的增加,煤层渗透率却呈增大的趋势,矿区煤层甲烷含量在平面上有一定的分布规律,表现出“北高南低、东高西低、深高浅低”的总体趋势(彭伦等,2010)。这一点,是由于青山向斜地区与外界水力联系弱,因受水力封闭和水力封堵,煤层含气量高,加之煤体结构较完整,渗透性较好,具有良好的煤层气开发潜力。

图2 黔西—滇东地区煤层渗透率与埋藏深度之间关系

2.3 煤层渗透率与储层压力的关系

煤层埋深增大的情况下,垂向地应力导致储层压力增大,有效应力随之显著减小,煤体发生弹性膨胀而致使裂缝宽度减小,渗透性同时降低。研究区煤储层压力与煤层渗透率呈负对数关系,这与储层压力受控于煤层埋深有着必然的联系。比如,在储层压力为5~7MPa之间,煤层渗透率的分布比较离散,没有特定的趋势(图3)。

图3 黔西—滇东地区煤层渗透率与煤储层压力关系

图4 黔西地区煤层渗透率与煤层厚度的关系

2.4 煤层厚度对渗透率的影响

秦勇等(2000)发现,华北石炭二叠系煤层以渗透率0.5mD为界,煤层厚度与渗透率之间表现为两段趋势相反的分布规律。当渗透率小于0.5mD时,煤层厚度增大,渗透率总体上增高。当渗透率大于0.5mD时,渗透率随煤厚的增大反而降低。

就黔西地区渗透率大于0.03mD的煤层来说,渗透率随煤层增厚呈现出减小的趋势(图4),这与煤厚和裂隙发育密度之间的负相关性有关,泥炭聚集期各种地质因素的综合作用起着重要控制作用。然而,渗透率小于0.03mD时的煤层厚度与渗透率之间成正相关关系,用上述原理显然无法解释其原因,表明其他因素起着更为重要的控制作用,如煤体结构、裂隙开合度以及煤级和煤岩组成控制之下的裂隙发育密度等。

2.5 其他因素对渗透率的影响

渗透率比较小时,煤层埋深、煤储层压力和煤层厚度与渗透率的关系都不是简单的线性关系,这表明煤储层渗透率还受其他因素的控制,比如煤层的孔、裂隙结构和煤体结构等。

研究区内平面上自东北向西南方向孔隙度呈现出先增加后减少而后再增加的双峰型特征,煤储层孔隙度发育偏低,渗透率随孔隙度的增加而增加,孔隙度受区域变质影响显著,随最大镜质组反射率的增大先增长后缓慢下降。盘关向斜煤储层孔隙发育较好,有利于煤层气的储集和渗流,其次为织纳煤田部分储层发育较好,大部分煤储层微小孔极为发育非常有利于煤层气的储集,但孔隙连通性较差不利于煤层气的渗流运移格目底向斜及滇东地区煤储层孔隙发育相似,区域内孔隙类型多、差异大、非均质性强,储集性相对较好,但整体不利于煤层气渗流运移。

贵州省境内不同煤田的煤体结构差别极大。总体来看,六盘水煤田煤体结构破碎,如盘关向斜以构造煤为主织纳煤田煤体结构相对完整,如水公河向斜多数煤层原生结构完好。整体结构的差异是织纳煤田煤层渗透率远高于六盘水煤田的重要原因。

3 结论

综上所述,黔西-滇东地区煤层渗透率的大小受到构造应力、煤层埋深、煤储层压力和煤层厚度等多个因素的影响,其中构造应力是影响煤层渗透率的最主要因素。

(1)煤层渗透率随地应力场中的最小主应力梯度的减小而增大。

(2)黔西-滇东地区煤层渗透率随煤层埋藏深度的增加而呈指数降低。受此影响,煤储层压力与煤层渗透率呈负对数关系。

(3)在构造应力对煤储层渗透率总体控制之下,存在着裂隙、储层压力、煤层厚度、水文地质条件等多种因素的叠加,在构造应力相似的条件下,其他因素起着更重要的作用。

参考文献

傅学海,秦勇等.2001.沁水盆地中—南部煤储层渗透率主控因素分析[J].煤田地质与勘探,29(3):16~19

傅雪海,秦勇,姜波等.2003.山西沁水盆地中-南部煤储层渗透率物理模拟与数值模拟[J].地质科学,38(2):221~229

林玉成.2003.滇东地区煤层气资源及富集规律[J].云南煤炭.1:53~57

彭伦,刘龙乾等.2010.青山矿区水文地质控气特征研究[J].煤,19(6):1~3

秦勇,叶建平,林大扬等.2000.煤储层厚度与其渗透率及含气性关系初步探讨[J].煤田地质与勘探,28(1):24~27

周维垣.1990.高等岩石力学[M].北京:水利电力出版社,158~214

R. E.Enever, A.Henning, The Relationship Between Permeability and Effective Stress for Australian Coal and Its Implica- tions with Respect to CoalbedMethane Exploration and ReservoirModeling [C] .Proceedings of the 1997 International Coalbed Methane Symposium.Alabama: The University of Alabama Tuscalcosa, 1997.13～22

煤炭可以用作燃料或工业原料的矿物。它是古代植物经过生物化学作用和地质作用而改变其物理、化学性质，由碳、氢、氧、氮等元素组成的黑色固体矿物。

此外，煤炭中还往往含有许多放射性和稀有元素如铀、锗、镓等，这些放射性和稀有元素是半导体和原子能工业的重要原料。

煤有褐煤、烟煤、无烟煤、半无烟煤等几种。云南常用的是褐煤、烟煤、无烟煤三种。煤的种类不同，其成分组成与质量不同，发热量也不相同（表4-15）。单位重量燃料燃烧时放出的热量称为发热量，人为规定以每公斤发热量7000千卡的煤作为标准煤，并以此标准折算耗煤量。

（1）褐煤：多为块状，呈黑褐色，光泽暗，质地疏松；含挥发分40%左右，燃点低，容易着火，燃烧时上火快，火焰大，冒黑烟；含碳量与发热量较低（因产地煤级不同，发热量差异很大），燃烧时间短，需经常加煤。

（2）烟煤：一般为粒状、小块状，也有粉状的，多呈黑色而有光泽，质地细致，含挥发分30%以上，燃点不太高，较易点燃；含碳量与发热量较高，燃烧时上火快，火焰长，有大量黑烟，燃烧时间较长；大多数烟煤有粘性，燃烧时易结渣。

（3）无烟煤：有粉状和小块状两种，呈黑色有金属光泽而发亮。杂质少，质地紧密，固定碳含量高，可达80%以上；挥发分含量低，在10%以下，燃点高，不易着火；但发热量高，刚燃烧时上火慢，火上来后比较大，火力强，火焰短，冒烟少，燃烧时间长，粘结性弱，燃烧时不易结渣。应掺入适量煤土烧用，以减轻火力强度。

煤中有机质是复杂的高分子有机化合物，主要由碳、氢、氧、氮、硫和磷等元素组成，而碳、氢、氧三者总和约占有机质的95％以上；煤中的无机质也含有少量的碳、氢、氧、硫等元素。碳是煤中最重要的组分，其含量随煤化程度的加深而增高。泥炭中碳含量为50％～60％，褐煤为60％～70％，烟煤为74％～92％，无烟煤为 90％～98％。煤中硫是最有害的化学成分。煤燃烧时，其中硫生成SO2，腐蚀金属设备，污染环境。煤中硫的含量可分为 5 级：高硫煤，大于4％；富硫煤，为2.5％～4％；中硫煤，为1.5％～2.5％；低硫煤，为1.0％～1.5％；特低硫煤 ，小于或等于1％。煤中硫又可分为有机硫和无机硫两大类。

判别煤炭质量优劣的指标很多，其中最主要的指标为煤的灰分含量和硫分含量。一般陆相沉积，煤的灰分、硫分普遍较低；海陆相交替沉积，煤的灰分、硫分普遍较高。中国烟煤的最大特点是低灰、低硫 。烟煤的第二个特点是煤岩组分中丝质组含量高，一般在40％以上，因此中国烟煤大多为优质动力煤。中国贫煤的灰分和硫分都较高，其灰分大多为15％-30％，流分在1．5％-5％之间。贫煤经洗选后，可作为很好的动力煤和气化用煤。

煤中水分分为内在水分、外在水分、结晶水和分解水。

煤中水分过大是，不利于加工、运输等，燃烧时会影响热稳定性和热传导，炼焦时会降低焦产率和延长焦化周期。

现在我们常报的水份指标有：

1、全水份（Mt），是煤中所有内在水份和外在水份的总和，也常用Mar表示。通常规定在8%以下。

2、空气干燥基水份(Mad)，指煤炭在空气干燥状态下所含的水份。也可以认为是内在水份，老的国家标准上有称之为“分析基水份”的。

第二个指标：灰分

指煤在燃烧的后留下的残渣。

不是煤中矿物质总和，而是这些矿物质在化学和分解后的残余物。

灰分高，说明煤中可燃成份较低。发热量就低。

同时在精煤炼焦中，灰分高低决定焦炭的灰分。

能常的灰分指标有空气干燥基灰分（Aad）、干燥基灰分（Ad）等。也有用收到基灰分的（Aar）。

第三指标：挥发份（全称为挥发份产率）V

指煤中有机物和部分矿物质加热分解后的产物，不全是煤中固有成分，还有部分是热解产物，所以称挥发份产率。

挥发份大小与煤的变质程度有关，煤炭变质量程度越高，挥发份产率就越低。

在燃烧中，用来确定锅炉的型号；在炼焦中，用来确定配煤的比例；同时更是汽化和液化的重要指标。

常使用的有空气干燥基挥发份（Vad）、干燥基挥发份（Vd）、干燥无灰基挥发份（Vdaf）和收到基挥发份（Var）。

其中Vdaf是煤炭分类的重要指标之一。

第四个指标：固定碳

不同于元素分析的碳，是根据水分、灰分和挥发份计算出来的。

FC+A+V+M=100

相关公式如下：FCad=100-Mad-Aad-Vad

FCd=100-Ad-Vd

FCdaf=100-Vdaf

第五个指标：全硫St

是煤中的有害元素，包括有机硫、无机硫。1%以下才可用于燃料。部分地区要求在0.6和0.8以下，现在常说的环保煤、绿色能源均指硫份较低的煤。

常用指标有：空气干燥基全硫(St,ad）、干燥基全硫(St.d)及收到基全硫(St,ar)。

参考：中国煤炭信息网 煤焦知识堂

（一）煤层气地质特征

1.含煤地层及煤层

滇东黔西地区含煤地层为上二叠统长兴组和龙潭组。主要含煤层位于长兴组下部、龙潭组上段的中下部和下段的中部。含煤地层埋深在向斜中心可达2000m。

上二叠统煤层较厚，一般在20～40m之间，最高可达50m，其展布以北西向为主，其次为北东向，厚度分布从向斜边部至中心逐渐增大。

各向斜煤层厚度分布盘县盆地煤层最厚，一般为30～40m，有些地区可达50m，其次是格木底向斜，煤厚为30～40m，郎岱向斜相对较薄，为20～30m，而晴隆、中营、土地垭青山、六枝等向斜与前述向斜相比煤层分布面积较小，厚度较薄。

从对可采煤层厚度统计结果来看（表6-34），总厚一般在10～20m之间，盘县地区煤层最厚，大部分地区为20～25m，其次是格木底向斜、郎岱—六枝向斜，可采煤层厚在10～20m之间，而其他向斜，可采煤层较薄，在10m左右。

滇东黔西地区含煤层数较多，一般认为全区有三套可以对比的煤层，这三套煤层在全区稳定可采，统一编号分别为6号、16号和27号。滇东黔西地区含煤地层主要分布在上二叠统的龙潭组和长兴组，表2-2是对不同地区煤层统计结果，该区煤层纵向分布具有如下特点：

该区含煤层数多，平均在68～75层，在格木底向斜多达108层，煤层总厚平均9.23～53.44m，可采煤层数也较多，平均2～26层，可采煤层厚度平均为2.9～40.56m。

27号煤层位于龙潭组中下段，处于标9和标10之间，标9为一层粘土岩、高岭石泥岩、磷铁岩；标10为泥岩或灰岩，可达8m左右。27号煤层厚度在0.1～4.8之间，可采区一般为1.36m。煤层厚度有北薄南厚和由东向西呈薄—厚—薄的变化规律。煤层常有分岔合并现象。煤层顶板既有碳酸盐岩，也有细砂粒级以下的碎屑岩和含动物化石的菱铁岩。底板岩性常为含植物根化石的粘土岩或灰岩。27号层在水城最发育，局部可采，相对应的层位在盘县为27号，水城为104号，六枝为30号。

表6-34 滇东黔西煤田煤层变化统计表

续表

16号煤层位于龙潭组上段，在标6和辅助标志层之间，标6为深灰色泥质硅质岩，在织金—普安一线向西相变为粉砂岩或泥岩，厚2～8m；辅标为深灰色灰岩和钙质泥岩。16号煤层为较单一的煤层，在六枝、水城局部可采。16号煤层厚度在0.04～4.03m之间，可采厚度一般1.37m，煤层厚度以六枝和水城为中心向东和向西变薄尖灭，六枝、水城煤可采性最好。

煤层顶板岩性有泥质岩、粉砂岩、细砂岩，局部为石灰岩；底板岩性以碎屑岩为主，局部地区出现碳酸盐岩，紧邻煤层处常有一薄层含植物根化石粘土岩。16号煤层在盘县对应为22号，水城为301号，六枝对应为16号。

6号煤层位于长兴组下部，处在标3下和标4之间，标3下由两层深灰色薄至中厚层状硅质灰岩、灰岩组成，厚0～8m，东厚西薄，在盘县一带相变为粉砂质泥岩和泥岩，标4为灰至深灰色中厚—厚层状灰岩，厚0.5～4.0m。6号煤层厚度在0.07～5.93m 之间，可采厚度一般为3.0m，煤层厚度由东向西有薄－厚－薄的变化规律，在水城、盘县和六枝一带多为复煤层，且常有分岔合并和煤层突然增厚变薄的现象。煤层顶底板岩性主要为碳酸盐岩，紧邻煤层处常有薄层泥岩。6号煤盘县对应于12号，六枝7号，水城为20号。6号煤在水城、盘县一带为中低灰、中低硫（灰分：13.5%～20%，硫分为0.44%～2%），在六枝、普安和中营一带灰分、硫分逐渐增高。

2.煤岩煤质特征

（1）宏观煤岩类型

滇东黔西地区各种煤层其宏观煤岩组分组成以暗煤、亮煤为主。煤的结构以条带状、线理状为主，次为均一状、叶片状、粒状等，煤的构造多为块状，内生裂隙发育，易碎。煤岩类型以半暗型、半亮型、光亮型为主，盘县火铺、水城、大河边、汪家寨、小河边以及六枝涝河等地因含树脂体、角质体和孢子体较多，常形成树脂体光亮型煤和角质体亮暗淡型煤等。土城、盘关和水城等地煤的光泽较暗淡，断口多为不平整状或参差状，在构造转折、交叉部位，煤层因被揉皱而疏松多孔，或呈鳞片状。裂隙比较发育，被后生方解石脉所充填。

（2）显微煤岩组分

滇东黔西地区煤岩组成以有机组分为主，占总的68.19%～94.5%，平均为85%左右。无机组分含量较低，占5.5%～31.8%。

（3）煤级分布特征

由于煤系埋藏条件及后期改造作用的影响，滇东黔西地区在不同区块不同部位煤的热演化程度均不同。从气煤－无烟煤均有分布，但以高阶（Ro为1.3%～2.2%）烟煤为主。在区域分布上基本遵循由西向东和自北而南煤的热演化程度逐渐增高的趋势。

在最北的天河边、土地垭等向斜煤级主要为气煤—焦煤，至格木底向斜煤种为焦煤—贫煤，到最南的青山向斜煤的演化程度达到最高，主要为贫煤—无烟煤。位于东边的盘关等向斜煤级以焦煤为主（占79.5%），其次是肥煤，而到西边的郎岱、补郎等向斜，煤级由焦煤逐渐演变为无烟煤。

从区域分布来看，该区煤的热演化程度普遍很高，处于热解气和裂解气形成阶段，从煤阶这个角度来看，滇东黔西地区煤的生气条件非常优越；并且从煤层气选区综合评价条件来看，煤的变质程度Ro值在0.7%～1.6%之间为最好。盘关复向斜、格木底等向斜煤的热演化适中，可作为煤层气参选目标。

3.煤层含气量

滇东黔西地区在油气勘探及煤田勘探过程中，发现许多含气井，合计83口，主要分布在盘关向斜、格木底向斜、大河边向斜和二塘向斜。喷气井煤层气必然伴随井中冲洗液同时喷出，一些未曾记录产气的涌水井，其中很大部分也是产气井。这些钻孔凡有钻孔抽水试验成果的，一般表现为水头高、水量小的特征。

含气量是煤层气选区评价的一项重要参数，因此加强含气量分布特征的研究对滇东黔西地区煤层气勘探具有重要的指导意义。滇东黔西地区二叠系上统煤层含气量平均为11.3m3/t，与全国相比处于中等偏上。共收集含气量数据311个，在各向斜中分布如表6-35所示，本次研究主要以这些数据为基础，根据这些数据计算的滇东黔西地区煤层平均含气量为11.3m3/t。

表6-35 六盘水地区主要向斜煤层含气量统计表

滇东黔西地区煤层气含气量值整体较高，在200m深度处，郎岱、六枝西南翼，格木底和旧普安东南翼等含气量显得较高，一般都大于5m3/t，而其他向斜如睛隆、青山、潘龙和发耳等均较低。在500m和1000m等深度处各向斜含气量的变化情况同上。

分析表明，格木底向斜煤层含气量与埋深具有一定的关系，经回归分析，相关方程为：W=0.619H1/2+2.076，相关系数γ＝0.7973，随深度H加大，含气量W也相应增大，在埋深达到100m时含气量大于8m3/t，达到400m时含气量大于15m3/t，在1000m，含气量大于20m3/t（表6-36）。

表6-36 格木底向斜上二叠统煤层含气量与埋藏深度关系

盘县土城、盘关向斜二叠系上统煤层含气量与埋深关系相关性非常好（表6-37），回归方程为W=0.272H1/2+0.369，相关系数可达0.8870，但与格木底向斜相比在同一深度上盘县土城、盘关向斜含气量要低，在100m 土城、盘关向斜含气量低于2m3/t，在400m含气量要低于7m3/t，比格木底向斜要少一倍。

表6-37 盘县土城、盘关向斜上二叠统煤层含气量与埋深关系表

根据目前掌握的资料，采用含气梯度法对深部煤层含气性进行预测，对含气梯度适用深度以下采用压力—吸附曲线法进行预测，预测结果见表6-38。

表6-38 计算单元深部煤层含气性预测成果表

（二）成藏条件

1.煤层生气率高，煤层分布广、厚度大，盆地总生气量大

本区煤类主要为中高煤阶煤，煤生气率高。煤层分布面积大于200km2的聚煤、煤层气盆地（复向斜）有盘县盆地、格木底向斜、六枝向斜、郎岱向斜、青山向斜、补郎向斜。这些盆地（复向斜）中主煤层呈稳定、较稳定的层状，分布连续、面积广。煤层集中段煤层总厚度达40m，可采煤层平均总厚一般达15m以上。盆地总生气量大。

2.煤储层吸附量高、可解吸率高，煤层割理发育，构造裂缝适中

由于镜质组含量高，煤演化程度适中，吸附量高（大于15m3/t）、可解吸率高（大于70%）。煤层割理、内生裂隙发育，割理组呈网状、树枝状分布，连通性好，构造裂缝适中。

3.煤层气盖层封闭性能良好，处于滞流带承压水封堵环境，煤层气保存条件有利

本区各式向斜均为下三叠系飞仙关组、夜郎组所覆盖，向斜轴部往往还盖有中三叠系关岭组、下三叠系底部为黄绿、黄灰色粉砂质泥岩、钙质泥页岩，厚度数十至数百米，为良好的区域性盖层，而上二叠统煤系地层各主采煤层间泥岩发育，煤层直接盖层往往为泥岩或粉砂质泥岩，厚度常大于5m到10余米，实测盖层孔隙度为2%左右，渗透率10-8～10-9μm2，对煤层气具有良好的封闭性。

不少区带煤层水水体弹性能量较高，煤系下伏玄武岩是一隔水层，煤系上覆飞仙关组泥岩、粉砂质泥岩也是含水性很弱的隔水层，水型为NaHCO3型，矿化度2000～6000mg/L，向深部增加由于煤系中泥岩具有较好的封闭性和隔水性，在纵向上又有多套盖层叠加形成多层封闭，在横向上与向斜、地层扭曲、封闭性质断层等非渗透性质边界组合，构成了不同程度的遮挡，使地下水活动受阻，形成滞流带承压水封堵环境，气藏得以保存和富集。

各类煤的基本特征如下:

无烟煤(WY)：无烟煤固定碳含量高，挥发分产率低，密度大，硬度大，燃点

高，燃烧时不冒烟。

贫煤（PM）贫煤是煤化度最高的一种烟煤，不粘结或微具粘结性。在层状炼

焦炉中不结焦。燃烧时火焰短，耐烧。

贫瘦煤（PS）：贫瘦煤是高变质、低挥发分、弱粘结性的一种烟煤。结焦较典

型瘦煤差，单独炼焦时，生成的焦粉较多。

瘦煤（SM）：瘦煤是低挥发分的中等粘结性的炼焦用煤。在炼焦时能产生一定

量的胶质体。单独炼焦时，能得到块度大、裂纹少、抗碎性较好的焦炭，但焦炭

的耐磨性较差。

焦煤（JM）：焦煤是中等及低挥发分的中等粘结性及强粘结性的一种烟煤。加

热时能产生热稳定性很高的胶质体。

肥煤（FM）：肥煤是低、中、高挥发分的强粘结性烟煤。加热时能产生大量的

胶质体。

1/3焦煤（1/3 JM）：1/3焦煤它是中高挥发分、强粘结性的一种烟煤，又是介于焦煤、肥煤、气煤三者之间的过渡煤。

气肥煤（FQ）：气肥煤是一种挥发分和胶质层都很高的强粘结性肥煤类，有的称为液肥煤。

气煤（QM）：气煤是一种煤化度较浅的炼焦用煤。加热时能产生较高的挥发分和较多的焦油。

1/2中粘煤（1/2ZN）：1/2中粘煤是一种中等粘结性的中高挥发分烟煤。其中有一部分在单独炼焦时能形成一定强度的焦炭，可作为炼焦配煤的原料。

弱粘煤（RN）：弱粘煤是一种粘结性较弱的从低变质到中等变质程度的烟煤。加热时，产生较少的胶质体。

不粘煤（BN）：不粘煤是一种在成煤初期已经受到相当氧化作用的低变质程度到中等变质程度的烟煤。

长焰煤（CY）：长焰煤是变质程度最低的一种烟煤，从无粘结性到弱粘结性的都有。其中最年轻的还含有一定数量的腐植酸。

褐煤（HM）：褐煤分为透光率Pm＜30％的年轻褐煤和Pm＞30～50％的年老褐煤两小类。褐煤的特点为：含水分大，密度较小，无粘结性，并含有不同数量的腐植酸，煤中氧含量高。

1.煤质等级

在全国第三次煤田预测中，采用煤类、灰分、硫分、发热量、可选性等5项指标作为全国统一的煤质评价标准（袁三畏，1999）。以此为基础，将煤质划分为优等质量煤（优质煤）、中等质量煤（中质煤）、低等质量煤（低质煤）三个等级。

优质煤：煤类不低于长焰煤，灰分在 15%左右，硫分小于1%，发热量应大于22.5 MJ/㎏，可选性为易选，个别为中等可选。

中质煤：煤类可由褐煤至无烟煤，灰分一般为15%～30%，硫分一般小于1.5%，发热量大于18MJ/㎏，可选性为中等可选至难选。

低质煤：煤类可由褐煤至无烟煤，灰分一般大于30%，硫分一般大于1.5%，发热量≤18 MJ/㎏，可选性为难选和极难选。

在我国煤炭资源总量中，优质煤占34.8%，中质煤占58.5%，低质煤占6.7%。优质煤的成煤时代主要为早—中侏罗世，占优质煤总量的90%；其次是北方早二叠世，占优质煤总量的8%。低质煤的成煤时代主要有南方晚二叠世、北方石炭纪—二叠纪、早白垩世和第三纪，占低质煤总量的97.3%。特高硫低质煤主要产于华北的太原组、西南的龙潭组和云南新第三纪一些小型煤盆地中。中质煤的时空分布范围和跨度较大，质量好的可接近于优质煤，质量差的可接近于低质煤。

2.中国煤中硫的含量和分布特征

硫对煤炭利用和环境保护十分有害，因此煤的硫含量是评价煤质的一项重要指标。煤中硫含量与含煤地层沉积环境（聚煤环境）密切相关。一般情况下，陆相沉积煤的全硫含量＜1.5%，如我国北方侏罗纪和白垩纪煤中全硫含量普遍在0.5%左右；海陆交替相沉积煤的全硫含量平均高达2%～5%，如华北南部上古生界太原组煤中全硫含量普遍在2.5%～4%之间；浅海环境沉积的煤中全硫含量高达6%～10%，如广西上二叠统合山组煤中全硫含量平均6.75%，最高达12.35%。

我国各主要聚煤期煤中全硫平均含量以侏罗纪的最低，南方二叠纪的最高；平均值从高到低依次为二叠纪（2.62%），第三纪（1.91%），石炭纪—二叠纪（1.70%），三叠纪（0.99%），白垩纪（0.94%），侏罗纪（0.85%）。据袁三畏（1999）按中国煤中硫分等级划分标准（GB/T1522.2-1994）统计，全国各时代煤炭资源总量中，特低硫煤占20.58%，低硫煤占 24.63%，低中硫煤占 15.75%，中硫煤占 17.03%，中高硫煤占12.41%，特高硫煤占9.60%（表1-1）。同时，各聚煤区中不同硫分等级煤炭资源量的比例也有较大差异（表1-2）。

表1-1 我国各主要聚煤期不同全硫含量（无水基）等级煤炭资源百分含量　（%）

表1-2 我国各主要聚煤区不同硫分等级煤炭资源量　（亿吨）

3.华北晚古生代煤中硫的含量和分布特征

在华北晚古生代聚煤盆地中，以太原组煤中的全硫含量较高，一般大于1%。就整个盆地而言，太原组煤中全硫含量具有自北向南由低变高的规律。大体上在北京、大同一线以北的地区，煤中全硫含量一般都大于1.5%；向南至太原、石家庄一线以北地区，煤中全硫含量在1.5%～2.5%之间；在太原、石家庄一线以南的地区，煤中全硫含量为2.5%～4%，徐州一带太原组煤中全硫含量常大于5%。在南带，煤中全硫含量高的特征主要与成煤时期海水影响有关，北带属于滨海冲积平原环境，煤中硫含量总体上较低。但在盆地西北部，煤中全硫含量常大于3%，如乌达矿区9和10煤层全硫含量分别为3.46%和3.44%。唐跃刚等研究发现，北带煤中硫以有机硫为主，有机硫占全硫的70%左右，这给煤中硫的降低和脱除带来了很大困难。华北盆地中部属于滨海平原环境，地域辽阔而平坦，岩相、岩性稳定，太原组煤中全硫含量受北部的陆源碎屑和南部海水的双重影响。

山西组煤中全硫含量普遍较低，一般小于1%。全硫含量分布具有中带低、南带和北带高的总体趋势。山西组煤层形成时，华北盆地广大地区海水已退却，但在南带仍受海水影响。因此，在南带豫西、两淮煤田，山西组煤中全硫含量高达2%。特别是豫西西部的陕渑、新安、宜洛一带，山西组煤中全硫含量均大于2%，高者可达3%～4%，这种大面积的富硫现象，反映出闭塞海湾环境的聚煤特征。

4.华南晚二叠世煤中硫的含量和分布特征

在华南晚古生代聚煤盆地中，上二叠统龙潭组下部煤层主要分布在桂湘赣地区，聚煤古地理环境以滨海平原、滨海三角洲为主。在衡阳以东到萍乡—郴州一线，煤的全硫含量在1%左右；在衡阳以西地区，煤中全硫含量大于2%，且自东向西逐渐增高。

龙潭组中部的煤层在华南盆地中、西部地区普遍发育，聚煤古地理环境主要是海侵过程中形成的浅水湖泊、大型滨海三角洲、碳酸盐台地等，煤中全硫含量普遍高于2%。从滇东、黔西向东到广西合山，煤中全硫含量逐渐增高，由2%增高到9%。从广西合山向东到云开古陆，煤中全硫含量又逐渐降低，由9%降低到2%。在粤北、赣中南、浙北、苏南等地，煤中全硫含量为2%～4%，向东南华夏古陆方向有逐渐降低的变化趋势。华南晚二叠世煤中全硫含量最高（达9%）的地区在广西合山到湖南辰溪一带。

龙潭组上部的煤层主要分布在滇东、黔西、川南、赣中、浙北、苏南等地，聚煤古地理环境主要是在海退过程中形成的滨海平原。在滇东、黔西、川南地区，煤中全硫含量为0.5%～4%，且自西向东逐渐增高。在赣中地区，煤中全硫含量为5%～7%。在浙北、苏南地区，煤中全硫含量为7%～9%。